永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及空調(diào)控制技術(shù)。本發(fā)明針對壓縮機(jī)運行時軸誤差估算不準(zhǔn)確，壓縮機(jī)位置檢測失步，提出永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，系統(tǒng)通過電流檢測單元采集電機(jī)的相電流，傳輸給坐標(biāo)變換單元，得到相電流的d軸電流分量Id及q軸電流分量Iq后傳輸給軸誤差估計單元，系統(tǒng)根據(jù)所得電流分量Id及Iq等參數(shù)，計算電機(jī)轉(zhuǎn)子的實際位置同估計位置的誤差△θ，系統(tǒng)將電機(jī)當(dāng)前工作頻率f與第一頻率f1及第二頻率f2比較后，計算出速度推定單元輸入值△θPLL，并計算出轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計轉(zhuǎn)速ωc，再通過相位推定單元求出電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計位置θc。本發(fā)明人為減小軸誤差△θ，相當(dāng)于對軸誤差進(jìn)行限幅處理，達(dá)到控制收斂的效果。適用于永磁同步直流無刷電機(jī)。
【專利說明】永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空調(diào)控制技術(shù)，特別涉及永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]永磁同步直流無刷電機(jī)無位置傳感器矢量控制方法，其中的鍵技術(shù)之一就是電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置檢測和運行頻率的推定，特別是低頻時，由于壓縮機(jī)的積液以及回油不充分造成的軸承潤滑等問題會使壓縮機(jī)的運行不穩(wěn)定，引起檢測電流波動，造成軸誤差Λ θ估計不準(zhǔn)確。電機(jī)當(dāng)前的轉(zhuǎn)子位置推定值Θ。是利用軸誤差Λ θ求出電機(jī)的當(dāng)前推定的轉(zhuǎn)速ω。，ω。通過相位推定單元按照公式:
[0003]B = Joxit
[0004]進(jìn)行積分調(diào)節(jié)計算后，再求出。
[0005]由于低頻時，軸誤差Λ 0不準(zhǔn)確，而且偏大，就造成了電機(jī)的當(dāng)前推定的轉(zhuǎn)速ω。不準(zhǔn)確，頻率f。也不準(zhǔn)確(《。=2 111)，同時也就造成當(dāng)前推定的相位Θ。也不準(zhǔn)確。采用不準(zhǔn)確的控制參數(shù)產(chǎn)生的直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波通過三相逆變橋電路控制壓縮機(jī)的運行時，從電流檢測單元返回的電流檢測值也就不準(zhǔn)確，反過來又影響Λ Θ的估計不準(zhǔn)確，最后的結(jié)果是，軸誤差推定的運行頻率的極大波動，控制不收斂，造成控制失控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)中壓縮機(jī)低頻運行時，由于軸誤差估算估計不準(zhǔn)確且偏大出現(xiàn)的壓縮機(jī)位置檢測失步等控制問題，提供永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，通過在低頻時，人為減小軸誤差，相當(dāng)于對軸誤差進(jìn)行限幅處理，達(dá)到控制收斂的效果。
[0007]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制系統(tǒng)，包括永磁同步直流無刷電機(jī)，還包括電流轉(zhuǎn)換單元、軸誤差估計單元、位置檢測單元、三相逆變橋控制電路和矢量控制及直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制單元，所述永磁同步直流無刷電機(jī)分別與電流轉(zhuǎn)換單元及三相逆變橋控制電路連接，電流轉(zhuǎn)換單元分別與軸誤差估計單元、位置檢測單元和矢量控制及直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制單元連接，軸誤差估計單元分別與位置檢測單元和矢量控制及直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制單元連接，位置檢測單元與矢量控制及直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制單元連接，矢量控制及直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制單元與三相逆變橋控制電路連接。
[0008]所述電流轉(zhuǎn)換單元，用于實現(xiàn)檢測電流后將檢測的電流實現(xiàn)坐標(biāo)變換提供電流分量，并傳輸給軸誤差估計單元；
[0009]所述軸誤差估計單元，用于計算軸誤差Λ Θ，并傳輸給推定單元；
[0010]所述位置檢測單元，用于將軸誤差估計單元輸出的軸誤差Λ Θ推定為電機(jī)的估計轉(zhuǎn)速ω。及電機(jī)轉(zhuǎn)子的估計位置Θ。；[0011 ] 所述矢量控制及直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制單元用于基于電機(jī)轉(zhuǎn)子的估計位置Θ。產(chǎn)生相應(yīng)的直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波，進(jìn)而基于所述直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由第一轉(zhuǎn)速值調(diào)整至第二轉(zhuǎn)速值；
[0012]所述三相逆變橋控制電路，用于根據(jù)矢量控制及直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制單元產(chǎn)生的占空比可變的直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波逆變?yōu)殡姍C(jī)的三相交流電，控制電機(jī)的運轉(zhuǎn)。
[0013]具體的,所述電流轉(zhuǎn)換單元包括電流檢測單元及坐標(biāo)變換單元，電流檢測單元和坐標(biāo)變換單元連接，所述電流檢測單元分別與永磁同步直流無刷電機(jī)及三相逆變橋控制電路連接，所述坐標(biāo)變換單元分別與軸誤差估計單元和矢量控制及直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制單元連接；
[0014]所述電流檢測單元，用于實現(xiàn)電流檢測，并傳輸給坐標(biāo)變換單元；
[0015]所述坐標(biāo)變換單元，用于將電流檢測單元檢測的電流實現(xiàn)坐標(biāo)變換提供電流分量，并傳輸給軸誤差估計單元。
[0016]具體的，所述位置檢測單元包括速度推定單元及相位推定單元，速度推定單元與相位推定單元連接，連接端與矢量控制及直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制單元連接，速度推定單元與軸誤差估計單元連接，相位推定單元分別與矢量控制及直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制單元和坐標(biāo)變換單元連接；
[0017]所述速度推定單元，用于將軸誤差估計單元輸出的軸誤差Λ Θ推定為電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計轉(zhuǎn)速ω。，并傳輸給相位推定單元；
[0018]所述相位推定單元，用于通過調(diào)節(jié)運算將電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計轉(zhuǎn)速ω。轉(zhuǎn)換為電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計位置Θ。，并輸入給矢量控制及直流電機(jī)脈沖寬度調(diào)制PWM波控制單元和電流轉(zhuǎn)換單元。
[0019]永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，包括以下幾個步驟:
[0020]步驟1、系統(tǒng)通過電流檢測單元采集永磁同步直流無刷電機(jī)的相電流，包括第一相電流Iu、第二相電流Iv及第三相電流Iw，并傳輸給坐標(biāo)變換單元；
[0021]步驟2、系統(tǒng)通過坐標(biāo)變換單元將永磁同步直流無刷電機(jī)的相電流進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到該永磁同步直流無刷電機(jī)相電流的d軸電流分量Id及q軸電流分量I,，并傳輸給軸誤差估計單兀；
[0022]步驟3、系統(tǒng)通過軸誤差估計單元，根據(jù)所得相電流的d軸電流分量Id及相電流的q軸電流分量I,計算電機(jī)轉(zhuǎn)子的實際位置同估計位置的誤差，計為軸誤差Λ Θ ；
[0023]步驟4、系統(tǒng)將電永磁同步直流無刷電機(jī)當(dāng)前工作頻率f與第一頻率及第二頻率4比較后，計算出速度推定單元輸入值，計為Λ θ &，第一頻率4為使軸誤差Λ θ變大的下限頻率值，第二頻率f2為使軸誤差Λ θ變大的上限頻率值，并將速度推定單元輸入值Λ Θ HX同給定的速度推定單元輸入值Λ Θ PLL0=O比較，計算出電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計轉(zhuǎn)速ω ；
C ，
[0024]步驟5、系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計轉(zhuǎn)速ω。，通過相位推定單元求出電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計位置Θ。。
[0025]具體的，步驟2中，系統(tǒng)計算永磁同步直流無刷電機(jī)相電流的d軸電流分量Id及q軸電流分量I,時，首先采用能量不變坐標(biāo)變換，計算出α、β坐標(biāo)系下的電流Ia及Ie，公式為:
【權(quán)利要求】
1.永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，其特征在于，包括以下幾個步驟: 步驟1、系統(tǒng)通過電流檢測單元采集永磁同步直流無刷電機(jī)的相電流，包括第一相電流Iu、第二相電流Iv及第三相電流Iw，并傳輸給坐標(biāo)變換單元； 步驟2、系統(tǒng)通過坐標(biāo)變換單元將永磁同步直流無刷電機(jī)的相電流進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到該永磁同步直流無刷電機(jī)相電流的d軸電流分量Id及q軸電流分量Iq，并傳輸給軸誤差估計單元； 步驟3、系統(tǒng)通過軸誤差估計單元，根據(jù)所得相電流的d軸電流分量Id及相電流的q軸電流分量I,計算電機(jī)轉(zhuǎn)子的實際位置同估計位置的誤差，計為軸誤差Λ Θ ； 步驟4、系統(tǒng)將電永磁同步直流無刷電機(jī)當(dāng)前工作頻率f與第一頻率及第二頻率f2比較后，計算出速度推定單元輸入值，計為Λ Θ &，第一頻率4為使軸誤差Λ Θ變大的下限頻率值，第二頻率f2為使軸誤差Λ Θ變大的上限頻率值，并將速度推定單元輸入值Δ Θ HX同給定的速度推定單元輸入值Λ Θ PLLO=O比較，計算出電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計轉(zhuǎn)速ω ； 步驟5、系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計轉(zhuǎn)速ω。，通過相位推定單元求出電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計位置Θ。。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，其特征在于，步驟2中，系統(tǒng)計算永磁同步直流無刷電機(jī)相電流的d軸電流分量Id及q軸電流分量I,時，首先采用能量不變坐標(biāo)變換，計算出α、β坐標(biāo)系下的電流Ia及Ie，公式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，其特征在于，步驟3中，系統(tǒng)計算電機(jī)轉(zhuǎn)子的實際位置與電機(jī)轉(zhuǎn)子估計位置的誤差，軸誤差Λ Θ，所采用的軸誤差計算公式為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，其特征在于，步驟4中，系統(tǒng)計算電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計轉(zhuǎn)速ω。，所采用公式為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，其特征在于，當(dāng)永磁同步直流無刷電機(jī)當(dāng)前工作頻率f低于第一頻率1時，系統(tǒng)保持軸誤差Λ Θ不變，gp:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，其特征在于，所述步驟4中，當(dāng)永磁同步直流無刷電機(jī)當(dāng)前工作頻率f低于第一頻率時，系統(tǒng)將軸誤差Λ Θ減小，作為速度推定單元的輸入Λ Θ PLL，計算出電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計轉(zhuǎn)速ω。。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，其特征在于，當(dāng)永磁同步直流無刷電機(jī)當(dāng)前工作頻率f低于第一頻率1時，系統(tǒng)將軸誤差Λ Θ減小采用的方法是，按下述公式計算:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，其特征在于，所述步驟4中，當(dāng)永磁同步直流無刷電機(jī)當(dāng)前工作頻率f高于第二頻率f2時，系統(tǒng)使用軸誤差Λ Θ作為速度推定單元的輸入Λ θ PLL,即A 9 PLL= Δ θ，計算出電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計轉(zhuǎn)速ω。。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，其特征在于，所述步驟4中，當(dāng)永磁同步直流無刷電機(jī)當(dāng)前工作頻率f介于第一頻率和第二頻率f2之間時，其中f2 > f1；系統(tǒng)計算鎖相環(huán)速度推定單元的輸入Λ Θ PLL的公式為:
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁同步直流無刷電機(jī)低頻控制方法，其特征在于，所述步驟5，系統(tǒng)計算電機(jī)轉(zhuǎn)子的當(dāng)前估計位置Θ。，采用的公式為:
0c =Qc-1+?Λ 其中，Τ。為計算周期，Θ H為上一相位角，ω。為電機(jī)轉(zhuǎn)子當(dāng)前估計轉(zhuǎn)速。
【文檔編號】H02P21/14GK103475296SQ201310412964
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】鐘明, 陳躍, 涂小平, 劉啟武 申請人:四川長虹電器股份有限公司